CC BY
4
Использованные источники:
1. Энергия Дна Океанов. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://world.lib.rU/m/mihail_a_z/energijadnaokeanow.shtml.
2. Геотермальная энергия: энергетика будущего. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://altenergiya.ru/termal/geotermalnaya-energetika.html.
3. Геотермальная энергетика в России. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://altenergiya.ru/termal/geotermalnaya-energetika-v-rossii.html.
4. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Использование сжиженного углекислого газа в качестве рабочего тела в тепловом двигателе для утилизации тепловых отходов промышленности. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 91-94.
5. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol05.htm.
6. Гафуров Н.М., Хакимуллин Б.Р., Багаутдинов И.З. Основные направления альтернативной энергетики. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 7476.
УДК 62-176.2
Хакимуллин Б.Р. студент кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань УТИЛИЗАЦИЯ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В статье рассматриваются вопросы повышения уровня использования вторичных энергоресурсов в нефтехимической промышленности. Особенности использования тепловых двигателей на низкокипящих рабочих телах по выработке электроэнергии за счет утилизации низкопотенциальной теплоты.
Ключевые слова: вторичные энергоресурсы, утилизация теплоты, тепловой двигатель, низкокипящее рабочее тело.
Hakimullin B.R.
Gumerov I.R.
Gafurov A.M.
UTILIZATION OF SECONDARY ENERGY RESOURCES IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY
In article questions of increase of level of use of secondary energy resources in the petrochemical industry are considered. Features of use of heat engines on the low-boiling working mediums on electricity production due to utilization of low-potential warmth.
Keywords: secondary energy resources, warmth utilization, heat engine, low-boiling working medium.
В настоящее время предприятия нефтехимической отрасли должны доказывать свою конкурентоспособность не только на внутренних, но и на внешних рынках, что, в конечном счете, выражается в снижении себестоимости выпускаемой продукции. В связи с этим, вопрос снижения себестоимости продукции за счет уменьшения доли затрат на топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) для предприятий данной отрасли является актуальным. Для его решения необходима разработка и последовательное осуществление комплексных энергосберегающих мероприятий.
Один из важных факторов экономии ТЭР - использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), образующихся в одних технологических установках, процессах и направляемых для энергоснабжения других агрегатов и процессов. Количество образующихся вторичных энергетических ресурсов в нефтехимической отрасли достаточно велико, поэтому разработка технологий утилизации, основанных на максимальном использовании выделяемой энергии ВЭР при различных реакциях - это одно из важнейших направлений экономии энергетических ресурсов. Повышение уровня использования вторичных энергоресурсов требует выделения для этих целей специального утилизационного оборудования, соответствующих капитальных вложений. Отечественный и зарубежный опыт подтверждает, что затраты на утилизацию вторичных энергоресурсов быстро окупаются за счет экономии первичных ТЭР.
На нефтехимических производствах практически не находят применения тепловые потоки низкого потенциала с температурой меньше 90°С для жидких сред и температурой меньше 150°С для газообразных сред. Причем объем тепловых выбросов соизмерим с объемом потребленных ТЭР и представляет собой термическое загрязнение окружающей среды. Примером может служить стадия газоразделения совместного производства этилена и пропилена, в котором имеется значительный резерв неиспользуемого низкопотенциального тепла оборотной воды (до 47°С и 240,2 кг/ч), отработанного пара низких параметров (до 143°С и 160,9 кг/ч), пропан-пропиленовой фракции (до 5°С и 1,5 кг/ч), метан-этиленовой фракции (до 15°С и 0,9 кг/ч). Наибольшую ценность для создания
технологии утилизации с целью экономии топливно-энергетических ресурсов имеют тепловые потоки оборотной воды и пара вследствие их высоких расходных и термодинамических характеристик [1].
Одним из возможных вариантов утилизации теплоты рассматриваемых потоков является установка теплового двигателя на низкокипящем рабочем теле (НРТ), в котором происходит утилизация (отбор) теплоты низких параметров для выработки электроэнергии. Включение установки теплового двигателя на низкокипящем рабочем теле в схему производства позволит производить дополнительную электроэнергию для покрытия собственных нужд производства, что в свою очередь приведет к значительной экономии энергоресурсов [2].
Большинство установок на НРТ состоят из трех основных элементов: расширитель (турбина), насос и теплообменник. Несмотря на различия в конструкциях, эти ключевые элементы образуют основу для эффективной работы и реализации процессов теплового контура органического цикла Ренкина (ОЦР). В трех основных элементах происходит характерное изменение свойств рабочего тела, где эффективность цикла может быть определено, зная температуру подведенной теплоты от источника и отведенной теплоты из цикла. Тем не менее, удельная работа термодинамических циклов зависит от свойств рабочего тела в каждой точке цикла [3].
Тепловой двигатель работает следующим образом: жидкость НРТ сжимают в насосе, нагревают и испаряют в теплообменнике-испарителе за счет подводимой низкопотенциальной теплоты (оборотной воды и пара низких параметров), далее перегретый газ НРТ расширяют в турбодетандере соединенный с электрогенератором, затем расширенный газ направляют на охлаждение в теплообменник-конденсатор воздушного или водяного охлаждения, где в процессе охлаждения газа НРТ ниже его температуры насыщения происходит интенсивное сжижение, после чего сжиженный газ НРТ направляют в насос и цикл повторяется [4].
В качестве низкокипящих рабочих тел предлагается использовать сжиженный углекислый газ СО2 или пропан С3Н8, которые не применяются в традиционной теплоэнергетике.
Температурный диапазон использования сжиженного газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела в тепловом контуре ОЦР ограничивается показателями критической температуры в 31°С и температурой в тройной точке минус 56,56°С. Поэтому использование сжиженного газа СО2 в температурном диапазоне от 60°С до минус 55°С позволит обеспечить приемлемые давления контура циркуляции теплового двигателя и затраты на его сжатие [5].
Температурный диапазон использования сжиженного газа С3Н8 в качестве низкокипящего рабочего тела в тепловом контуре ОЦР ограничивается показателями критической температуры в 96,7°С и температурой насыщения при давлении не менее 0,1 МПа. Поэтому
использование сжиженного газа C3H8 в температурном диапазоне от 100°С до минус 42°С позволит исключить проблемы создания вакуума и обеспечения прочности, и герметичности трубопроводов и арматуры [6].
Использованные источники:
1. Утилизация вторичных энергоресурсов в нефтехимической промышленности. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.ateffekt.ru/publ/teploobmenniki/utilizacija_vtorichnykh_ehnergoresurs ov_v_neftekhimicheskoj_promyshlennosti/6-1-0-95.
2. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Использование сжиженного газа С3Н8 в качестве рабочего тела в тепловом двигателе для утилизации тепловых отходов промышленных предприятий. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 118-121.
3. Гафуров А.М. Потенциал для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в работу теплового двигателя. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2014. - №3 (23). - С. 1924.
4. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Использование сжиженного углекислого газа в качестве рабочего тела в тепловом двигателе для утилизации тепловых отходов промышленности. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 91-94.
5. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Температурный диапазон использования сжиженного газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 88-91.
6. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Температурный диапазон использования сжиженного газа С3Н8 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Теория и практика современной науки. 2016. № 9 (15). - С. 115-118.
УДК 504.05
Хакимуллин Б.Р. студент кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННЫХ АТОМНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
В статье рассматриваются вопросы влияния энергетических установок атомных электростанций на окружающую среду. Особенности
